La gefirina es una proteína que en los humanos está codificada por el gen GPHN . [5] [6] [7] [8] [9]
Este gen codifica una proteína de ensamblaje neuronal que ancla los receptores inhibidores de neurotransmisores al citoesqueleto postsináptico mediante la unión de alta afinidad a un dominio de subunidad del receptor y a dímeros de tubulina . En los tejidos no neuronales, la proteína codificada también es necesaria para la biosíntesis del cofactor de molibdeno . Las mutaciones en este gen pueden estar asociadas con la afección neurológica hiperekplexia y también provocar deficiencia del cofactor de molibdeno .
Gene
Se han descrito numerosas variantes de transcripción empalmadas alternativamente que codifican diferentes isoformas; sin embargo, actualmente no se conoce la naturaleza completa de todas las variantes de transcripción. [8] La producción de variantes empalmadas alternativamente se ve afectada por regiones no codificantes dentro del gen. Se ha identificado un par de secuencias no codificantes "yin-yang" que abarcan la gefirina . [10] Estas secuencias son opuestas entre sí, y consisten en cientos de estados de nucleótidos divergentes. Ambos patrones son exclusivamente humanos y evolucionaron rápidamente después de separarse de su patrón de ADN ancestral. Las secuencias yin y yang de la gefirina prevalecen hoy en día en poblaciones que representan cada ascendencia humana principal.
Función
La gefirina es una proteína multifuncional de 93 kDa que forma parte de la red de proteínas postsinápticas de las sinapsis inhibidoras . Consta de 3 dominios : dominio G N-terminal, dominio E C-terminal y un gran dominio de enlace no estructurado que conecta los dos. Aunque existen estructuras disponibles para los dominios G triméricos y E diméricos, no hay ninguna estructura disponible para la proteína de longitud completa, lo que puede deberse a la gran región no estructurada que dificulta la cristalización de la proteína. Pero un estudio reciente de la gefirina de longitud completa mediante dispersión de rayos X de ángulo pequeño muestra que forma predominantemente trímeros y que, debido a su larga región de enlace, puede existir en un estado compacto o en cualquiera de los dos estados extendidos. [11]
La tinción positiva de anticuerpos para gefirina en una sinapsis es la mayor parte del tiempo consistente con la presencia de receptores de glicina y/o GABA A . Sin embargo, pueden ocurrir algunas excepciones como en las neuronas de los ganglios de la raíz dorsal donde la gefirina está ausente a pesar de la presencia de receptores GABA A . [9] La gefirina se considera una proteína de andamiaje importante en las sinapsis inhibidoras, análoga en su función a la de PSD-95 en las sinapsis glutamatérgicas . [12] [13] La gefirina fue identificada por su interacción con el receptor de glicina , la principal proteína receptora de las sinapsis inhibidoras en la médula espinal y el tronco encefálico. Además de su interacción con el receptor de glicina, publicaciones recientes han demostrado que la gefirina también interactúa con el bucle intracelular entre las hélices transmembrana TM3 y TM4 de las subunidades alfa y beta del receptor GABA A . [14]
La gefirina desplaza a los receptores GABA del complejo GABARAP / P130 y luego los lleva a la sinapsis. [15] Una vez en la sinapsis, la proteína se une a la colibistina [16] y a la neuroligina 2. [ 17] En las células, la gefirina parece formar oligómeros de al menos tres subunidades. Se han descrito varias variantes de empalme que impiden esta oligomerización sin influir en la afinidad por los receptores. Sin embargo, afectan a la composición de las sinapsis inhibidoras e incluso pueden desempeñar un papel en enfermedades como la epilepsia. [18]
Como se mencionó anteriormente, la gefirina también cataliza los dos pasos terminales de la biosíntesis de Moco. En el penúltimo paso, el dominio G del extremo N-terminal adenila la forma apo de la molibdopterina para formar la molibdopterina adenilada intermedia. En el paso terminal, el dominio E del extremo C-terminal cataliza la desadenilación y también el mecanismo de inserción del metal.
Importancia clínica
Se ha descubierto que los seres humanos con epilepsia del lóbulo temporal tienen niveles anormalmente bajos de gefirina en sus lóbulos temporales. [20] En modelos animales, una falta total de gefirina da como resultado músculos rígidos y muerte inmediatamente después del nacimiento. Los músculos rígidos también son un síntoma de la enfermedad del sobresalto , que puede ser causada por una mutación en el gen de la gefirina. Y si una persona produce autoanticuerpos contra la gefirina, esto puede incluso dar como resultado el síndrome de la persona rígida . [18]
Secuencias Yin-Yang
Secuencias de ADN yin-yang que comprenden el gen humano de la gefirina . Los haplotipos yin-yang surgen cuando un tramo de ADN evoluciona para presentar dos formas divergentes. Esta imagen muestra los estados de ~1000 marcadores en la región genómica centrada en la gefirina para 934 individuos en ocho poblaciones globales. Los humanos son portadores de pares de cromosomas, por lo que cada individuo posee dos copias del gen de la gefirina . Las líneas horizontales de color azul oscuro y rojo en la región yin-yang representan individuos que portan dos haplotipos yin y dos yang, respectivamente, y el azul claro representa individuos que portan tanto un haplotipo yin como un yang.
En algún momento de la historia humana, hubo una secuencia de ADN que incluía gefirina que se dividió y siguió dos caminos evolutivos divergentes. [10] Este tipo de divisiones pueden ocurrir cuando dos poblaciones se aíslan entre sí o cuando una región cromosómica no experimenta eventos de recombinación . Las dos secuencias que se separaron de la secuencia ancestral adquirieron cada una más de cien mutaciones que posteriormente se volvieron comunes. Esto sucedió en un tiempo relativamente corto a escala evolutiva, ya que cientos de mutaciones se fijaron en secuencias "yin" y "yang" distintas antes de la migración humana a Asia. Se ha informado que actualmente los asiáticos tienen un número casi igual de secuencias yin y yang y las poblaciones globales que representan cada ascendencia humana principal poseen secuencias yin y yang. [10] La existencia de este patrón masivo de yin-yang sugiere que dos caminos evolutivos completamente divergentes progresaron rápidamente durante la historia humana, presumiblemente logrando el objetivo común de mejorar la regulación de la gefirina .
^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000171723 – Ensembl , mayo de 2017
^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000047454 – Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ Prior P, Schmitt B, Grenningloh G, Pribilla I, Multhaup G, Beyreuther K, Maulet Y, Werner P, Langosch D, Kirsch J (julio de 1992). "Estructura primaria y variantes de empalme alternativo de la gefirina, una supuesta proteína de enlace entre el receptor de glicina y la tubulina". Neuron . 8 (6): 1161–70. doi : 10.1016/0896-6273(92)90136-2 . PMID 1319186.
^ ab Sabatini DM, Barrow RK, Blackshaw S, Burnett PE, Lai MM, Field ME, Bahr BA, Kirsch J, Betz H, Snyder SH (junio de 1999). "Interacción de RAFT1 con gefirina necesaria para la señalización sensible a la rapamicina". Science . 284 (5417): 1161–4. Bibcode :1999Sci...284.1161S. doi :10.1126/science.284.5417.1161. PMID 10325225.
^ Fritschy JM, Harvey RJ, Schwarz G (mayo de 2008). "Gefirina: ¿dónde nos encontramos, hacia dónde vamos?". Trends Neurosci . 31 (5): 257–64. doi :10.1016/j.tins.2008.02.006. PMID 18403029. S2CID 6885626.
^ ab "Entrez Gene: GPHN gefirina".
^ ab Lorenzo LE, Godin AG, Wang F, St-Louis M, Carbonetto S, Wiseman PW, Ribeiro-da-Silva A, De Koninck Y (junio de 2014). "Los grupos de gefirina están ausentes en las terminales aferentes primarias de diámetro pequeño a pesar de la presencia de receptores GABAA". J. Neurosci . 34 (24): 8300–17. doi :10.1523/JNEUROSCI.0159-14.2014. PMC 6608243 . PMID 24920633.
^ abc Climer S, Templeton AR, Zhang W (2015). "La gefirina humana está comprendida dentro de secuencias gigantes funcionales no codificantes yin-yang". Nature Communications . 6 : 6534. Bibcode :2015NatCo...6.6534C. doi :10.1038/ncomms7534. PMC 4380243 . PMID 25813846. *Resumen en: "Los macrodatos permiten a los ingenieros informáticos encontrar pistas genéticas en los seres humanos". ScienceDaily . 27 de marzo de 2015.
^ Sander B, Tria G, Shkumatov AV, Kim EY, Grossmann JG, Tessmer I, Svergun DI, Schindelin H (octubre de 2013). "La caracterización estructural de la gefirina mediante AFM y SAXS revela una mezcla de estados compactos y extendidos". Acta Crystallographica Sección D. 69 ( parte 10): 2050–60. doi :10.1107/S0907444913018714. PMID 24100323.
^ Giesemann T, Schwarz G, Nawrotzki R, Berhörster K, Rothkegel M, Schlüter K, Schrader N, Schindelin H, Mendel RR, Kirsch J, Jockusch BM (septiembre de 2003). "Formación de complejos entre la proteína de andamiaje postsináptica gefirina, profilina y Mena: un posible vínculo con el sistema de microfilamentos". J. Neurosci . 23 (23): 8330–9. doi :10.1523/JNEUROSCI.23-23-08330.2003. PMC 6740687 . PMID 12967995.
^ Ehrensperger MV, Hanus C, Vannier C, Triller A, Dahan M (mayo de 2007). "Múltiples estados de asociación entre receptores de glicina y gefirina identificados mediante análisis SPT". Biophys. J . 92 (10): 3706–18. Bibcode :2007BpJ....92.3706E. doi :10.1529/biophysj.106.095596. PMC 1853151 . PMID 17293395.
^ Maric HM, Mukherjee J, Tretter V, Moss SJ, Schindelin H (diciembre de 2011). "La agrupación de receptores de ácido γ-aminobutírico tipo A y glicina mediada por gefirina depende de un sitio de unión común". J. Biol. Chem . 286 (49): 42105–14. doi : 10.1074/jbc.M111.303412 . PMC 3234978. PMID 22006921 .
^ Thiriet M (2013). Mediadores de la señalización intracelular en los sistemas circulatorio y ventilatorio . Nueva York, NY: Springer New York. p. 605. ISBN978-1-4614-4370-4.
^ ab Kins S, Betz H, Kirsch J (enero de 2000). "Collybistin, un GEF específico del cerebro recientemente identificado, induce la agrupación submembranosa de gefirina". Nat. Neurosci . 3 (1): 22–9. doi :10.1038/71096. PMID 10607391. S2CID 24878249.
^ Poulopoulos A, Aramuni G, Meyer G, Soykan T, Hoon M, Papadopoulos T, Zhang M, Paarmann I, Fuchs C, Harvey K, Jedlicka P, Schwarzacher SW, Betz H, Harvey RJ, Brose N, Zhang W, Varoqueaux F (septiembre de 2009). "La neuroligina 2 impulsa el ensamblaje postsináptico en sinapsis inhibidoras perisomáticas a través de gefirina y colibistina". Neuron . 63 (5): 628–42. doi : 10.1016/j.neuron.2009.08.023 . PMID 19755106. S2CID 15911502.
^ ab Tretter V, Mukherjee J, Maric HM, Schindelin H, Sieghart W, Moss SJ (2012). "Gefirina, el enigmático organizador de las sinapsis GABAérgicas". Front Cell Neurosci . 6 : 23. doi : 10.3389/fncel.2012.00023 . PMC 3351755 . PMID 22615685.
^ Reiss J, Johnson JL (junio de 2003). "Mutaciones en los genes biosintéticos del cofactor de molibdeno MOCS1, MOCS2 y GEPH". Hum. Mutat . 21 (6): 569–76. doi : 10.1002/humu.10223 . PMID: 12754701. S2CID : 41013043.
^ Fang M, Shen L, Yin H, Pan YM, Wang L, Chen D, Xi ZQ, Xiao Z, Wang XF, Zhou SN (octubre de 2011). "Regulación negativa de la gefirina en las neuronas de epilepsia del lóbulo temporal en humanos y en un modelo de rata". Synapse . 65 (10): 1006–14. doi :10.1002/syn.20928. PMID 21404332. S2CID 12025675.
Lectura adicional
Sassoè-Pognetto M, Fritschy JM (2000). "Mini-revisión: gefirina, una proteína postsináptica importante de las sinapsis GABAérgicas". Eur. J. Neurosci . 12 (7): 2205–10. doi :10.1046/j.1460-9568.2000.00106.x. PMID 10947798. S2CID 46305641.
Reiss J, Johnson JL (2003). "Mutaciones en los genes biosintéticos del cofactor de molibdeno MOCS1, MOCS2 y GEPH". Hum. Mutat . 21 (6): 569–76. doi : 10.1002/humu.10223 . PMID: 12754701. S2CID : 41013043.
Kirsch J, Langosch D, Prior P, Littauer UZ, Schmitt B, Betz H (1991). "La proteína asociada al receptor de glicina de 93 kDa se une a la tubulina". J. Biol. Chem . 266 (33): 22242–5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)54560-9 . PMID: 1657993.
Lorenzo LE, Barbe A, Bras H (marzo de 2004). "Mapeo y análisis cuantitativo de las vías de tráfico citoplasmático de gefirina en neuronas motoras, utilizando un procedimiento optimizado de imágenes en color mediante microscopía electrónica de transmisión (TEMCI)". Journal of Neurocytology . 33 (2): 241–9. doi :10.1023/B:NEUR.0000030699.74642.7d. PMID 15322382. S2CID 24964320.
Meyer G, Kirsch J, Betz H, Langosch D (1995). "Identificación de un motivo de unión a gefirina en la subunidad beta del receptor de glicina". Neuron . 15 (3): 563–72. doi : 10.1016/0896-6273(95)90145-0 . PMID 7546736.
Mammoto A, Sasaki T, Asakura T, Hotta I, Imamura H, Takahashi K, Matsuura Y, Shirao T, Takai Y (1998). "Interacciones de drebrin y gefirina con profilina". Bioquímica. Biofísica. Res. Comunitario . 243 (1): 86–9. doi :10.1006/bbrc.1997.8068. PMID 9473484.
Kneussel M, Hermann A, Kirsch J, Betz H (1999). "Las interacciones hidrofóbicas median la unión de la subunidad beta del receptor de glicina a la gefirina". J. Neurochem . 72 (3): 1323–6. doi : 10.1046/j.1471-4159.1999.0721323.x . PMID 10037506.
Kins S, Betz H, Kirsch J (2000). "Collybistin, un GEF específico del cerebro recientemente identificado, induce la agrupación submembrana de gefirina". Nat. Neurosci . 3 (1): 22–9. doi :10.1038/71096. PMID 10607391. S2CID 24878249.
Nagase T, Kikuno R, Ishikawa KI, Hirosawa M, Ohara O (2000). "Predicción de las secuencias codificantes de genes humanos no identificados. XVI. Las secuencias completas de 150 nuevos clones de ADNc del cerebro que codifican proteínas grandes in vitro". DNA Res . 7 (1): 65–73. doi : 10.1093/dnares/7.1.65 . PMID 10718198.
Butler MH, Hayashi A, Ohkoshi N, Villmann C, Becker CM, Feng G, De Camilli P, Solimena M (2000). "Autoinmunidad a la gefirina en el síndrome de Stiff-Man". Neurona . 26 (2): 307–12. doi : 10.1016/S0896-6273(00)81165-4 . PMID 10839351.
Kneussel M, Haverkamp S, Fuhrmann JC, Wang H, Wässle H, Olsen RW, Betz H (2000). "La proteína GABARAP asociada al receptor de ácido γ-aminobutírico tipo A (GABAAR) interactúa con la gefirina pero no está involucrada en el anclaje del receptor en la sinapsis". Proc. Natl. Sci. USA . 97 (15): 8594–9. doi : 10.1073/pnas.97.15.8594 . PMC 26993 . PMID 10900017.
Reiss J, Gross-Hardt S, Christensen E, Schmidt P, Mendel RR, Schwarz G (2001). "Una mutación en el gen de la proteína gefirina que agrupa receptores de neurotransmisores causa una nueva forma de deficiencia del cofactor de molibdeno". Am. J. Hum. Genet . 68 (1): 208–13. doi :10.1086/316941. PMC 1234914 . PMID 11095995.
David-Watine B (2001). "El gen de la gefirina humana (GPHN): estructura, localización cromosómica y expresión en células no neuronales". Gene . 271 (2): 239–45. doi :10.1016/S0378-1119(01)00511-X. PMID 11418245.
Schwarz G, Schrader N, Mendel RR, Hecht HJ, Schindelin H (2001). "Estructuras cristalinas de los dominios G de la gefirina humana y de la Cnx1 vegetal: análisis comparativo e implicaciones funcionales". J. Mol. Biol . 312 (2): 405–18. doi :10.1006/jmbi.2001.4952. PMID 11554796.
Grosskreutz Y, Hermann A, Kins S, Fuhrmann JC, Betz H, Kneussel M (2002). "Identificación de un motivo de unión a gefirina en el factor de intercambio GDP/GTP colibistina". Biol. Chem . 382 (10): 1455–62. doi :10.1515/BC.2001.179. PMID 11727829. S2CID 2415901.
Fuhrmann JC, Kins S, Rostaing P, El Far O, Kirsch J, Sheng M, Triller A, Betz H, Kneussel M (2002). "La gefirina interactúa con las cadenas ligeras de dineína 1 y 2, componentes de los complejos proteicos motores". J. Neurosci . 22 (13): 5393–402. doi :10.1523/JNEUROSCI.22-13-05393.2002. PMC 6758200 . PMID 12097491.
Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, Derge JG, Klausner RD, Collins FS, Wagner L, Shenmen CM, Schuler GD, Altschul SF, Zeeberg B, Buetow KH, Schaefer CF, Bhat NK, Hopkins RF, Jordan H, Moore T , Max SI, Wang J, Hsieh F, Diatchenko L, Marusina K, Farmer AA, Rubin GM, Hong L, Stapleton M, Soares MB, Bonaldo MF, Casavant TL, Scheetz TE, Brownstein MJ, Usdin TB, Toshiyuki S, Carninci P, Prange C, Raha SS, Loquellano NA, Peters GJ, Abramson RD, Mullahy SJ, Bosak SA, McEwan PJ, McKernan KJ, Malek JA, Gunaratne PH, Richards S, Worley KC, Hale S, García AM, Gay LJ, Hulyk SW, Villalon DK, Muzny DM, Sodergren EJ, Lu X, Gibbs RA, Fahey J, Helton E, Ketteman M, Madan A, Rodrigues S, Sanchez A, Whiting M, Madan A, Young AC, Shevchenko Y, Bouffard GG , Blakesley RW, Touchman JW, Green ED, Dickson MC, Rodriguez AC, Grimwood J, Schmutz J, Myers RM, Butterfield YS, Krzywinski MI, Skalska U, Smailus DE, Schnerch A, Schein JE, Jones SJ, Marra MA (2003) ). "Generación y análisis inicial de más de 15.000 secuencias completas de ADNc humano y de ratón". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 99 (26): 16899–903. Código bibliográfico : 2002PNAS...9916899M. doi : 10.1073/pnas.242603899 . PMC: 139241. PMID : 12477932.
Waldvogel HJ, Baer K, Snell RG, During MJ, Faull RL, Rees MI (2003). "Distribución de gefirina en el cerebro humano: un análisis inmunohistoquímico". Neurociencia . 116 (1): 145–56. doi :10.1016/S0306-4522(02)00550-X. PMID 12535948. S2CID 32101833.
